DE2431194C3 - Vorrichtung zum Erfassen des Partialdruckes von Gasen - Google Patents

Description

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messung am physiologischen Medium erfaßte Kathetermeßstrom sowie £i =/&* i/Ztch die bekannte Empfindlichkeit der Hilfsmeßelektrode (15) darstellen.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 mit einer am Spülkanal des Elektrodeukatheters angeschalteten Dosierpumpe, gekennzeichnet durch einen Zeitgeber (11) für die Steuerung der Dosierpumpe (7) in dem Sinne, daß sie wechselweise in einer Saugphase Körpermeßflüssigkeit an die Elektrodenfläche des Elektrodenkatheters (1) ansaugt und in einer Spülphase Spülmedium (9) zur Elektrodenfläche drückt

9. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein am Spülkanal (5, 6) angeschlossener Flüssigkeitsbehälter (8) für das Spülmedu'.m (9) mit einem Rohr (10) zum Zuführen steriler Luft zum Spülmedium versehen ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Zuleitung des Gasgemisches zum Spülmedium (9) am Spülkanal (5, 6) ein Gasbeiader (18) angeschaltet ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß am Gasbeiader (18) eine Gasmischkammer (19) für Stickstoff und Luft angeschaltet ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4, 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß an der Mischkammer (19) ein Gasdruckermittler angeschaltet ist, der nach erfolgter Partialdruckangleichregelung aus dem Mischungsverhältnis der Gase in der Gasmischkammer den Eichwert ermittelt.

13. Vorrichtung nach Anspruch 5. dadurch gekennzeichnet, daß für pO₂-Messungen die HiIFsmeßelektroden (15) entsprechend dem Elektrodenkatheter (1) einen Edelmetalldraht als Kathode (16) und eine vorzugsweise ebenfalls im Spülmedium (9) zu plazierende Gegenelektrode (17), vorzugsweise Ag/AgCl-Anode, umfaßt.

korrigieren, wobei /εκ* den während einer Spülung und /_Mcß den während einer nachfolgenden Partialdruckmessung am physiologischen Medium erfaßten Meßstrom des Elektrodenkatheters (1) darstellen.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrektureinrichtung (13) Korrekturglieder umfaßt, die bei mittels Hilfsmeßelektrode (15) erfaßtem Eichwert (P_Eich) die Anzeige (14) für den Meßwert des Partialdruckes im physiologischen Medium (/Wb) nach der Beziehung

/MtB /Eich 1

korrigieren, wobei /Eich 1 und /Eich 2 die jeweils während einer Spülung von der Hilfsmeßelektrode (15) bzw. vom Elektrodenkatheter (I) erfaßten Meßströme und /mcb der während der Partialdruck-Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Erfassen des Partialdruckes von Gasen, die in physiologischen Medien gelöst sind, insbesondere des Sauerstoffpartialdruckes (/X)₂) im menschlichen oder tierischen Körper, unter Verwendung eines Elektrodenkatheters mit Spülkanal nebst Spülmedium für die Elektrodenfläche des Elektrodenkatheters.

Elektrodenkatheter obiger Art unterliegen im Einsatz häufig Nullpunktschwankungen (Driften), die z. B. aus Temperaturschwankungen, örtlichen Lageveränderungen, Ablagerungen biologischer Substanzen od. dgl. resultieren. Zur Ausschaltung dieser Störeffekte müssen diese Katheter daher häufig nachgeeicht werden. Durch das deutsche Gebrauchsmuster 69 20 778 bzw. auch die Zeitschrift IEEE Transactions on Biomedical Engineering, Januar 1973, S. 55 bis 58 sind nun bereits Kathetermeßgeräte mit spül- und eichbarem Meßkatheter vorbekannt. Hierbei handelt es sich jedoch einerseits nur um Blutdruckmeßgeräte zur Messung intracardialer und intravaskulärer Blutdruckwerte mittels Druckkatheter, die sich bereits im Meßprinzip grundsätzlich von Partialdruckmessern vorliegender Art unterscheiden. So handelt es sich insbesondere beim Partialdruckindikator vorliegenden Partikaidruckmessers nicht um einen Druckkatheter mit nachfolgendem mechanisch/

elektrischem Wandler, sondern um einen sogenannten Elektrodenkatheter, zwischen dessen Elektroden ein der Konzentration des zu vermessenden Gases im physiologischen Medium entsprechendes elektrisches Signal als Maß für den Pariialdruck erzeugt wird. Andererseits dient auch bei diesen bekannten Blutdruckmessern zur Eichung des Druckmeßsystems nur die sogenannte 2-Punkteichung, d. h., das System wird sowohl nach Null- als auch nach Maximaldruck eingestellt. Die Einstellung erfolgt dabei im allgemeinen einmalig vor Inbetriebnahme des Gerätes durch vorübergehende Abtrennung des externen Druckwandlers vom Druckkatheter und Anschaltung des Druckwandlers an den jeweiligen Vergleichsdruck. Erst anschließend wird die eigentliche Blutdruckmessung durchgeführt. Diese Art der Eichung ist also relativ umständlich und eignet sich kaum zur Dauerkontrolle von Meßwertabweichungen insbesondere bei Langzeitmessungen.

Aufgabe der Erfindung ist es, demgegenüber ein Eichverfahren speziell zur Eichung von Eiektrodenkaihetern bei Partiaidruckmessern anzugeben, das technisch wenig aufwendig ist und insbesondere eine Dauerkontrolle von Meßwertabweichungen bei Langzeitmessungen ermöglicht.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Spülmedium zum Zwecke einer Elektrodeneichung einen feststellbaren Eichwert des Partialdruckes aufweist, und zur Eichung während eines Spülvorganges dem Elektrodenkatheter eine elektrische Korrektureinrichtung zugeordnet ist, die in Abhängigkeit vom Eichwert des Partialdruckes den jeweils nachfolgend gemessenen Partialdruckwert des im physiologischen Medium gelösten Gases entsprechend korrigiert.

Somit ist für Vorrichtungen zum Erfassen des Partialdruckes von Gasen ein meßtechnisch besonders einfaches und doch höchst sicheres Eichverfahren geschaffen, das auf Grund der während eines jeden Spülvorganges vorgenommenen Eichung und sofortigen nachfolgenden Korrektur des anschließend gemessenen Partialdruckwertes eine Dauerkontrolle von Meßwertabweichungen auch bei Langzeitmessungen ermöglicht. Das Eichverfahren nach der Erfindung gewährleistet also die Kontrolle und Korrektur eines jeden Meßwertes durch eine dem Meßwert unmittelbar vorhergehenden Eichung. Es steht somit auch im grundsätzlichen Gegensatz zur 2-Punkteichung, die lediglich eine Vorabkorrektur nach zwei Werten und keine Dauerkorrektur erlaubt, wie sie bei Vorrichtungen zum Erfassen des Partialdruckes vorzugsweise anwendbar sein soll.

Der Eichwert kann beispielsweise durch Einleitung von Gasen bestimmten Gaspartialdruckes, z. B. sterilisierter Luft od. dgl., in das Spülmedium auf den vorgebbaren Wert eingestellt werden. Ist der Gasdruck des eingeleiteten Gases konstant, so wird bereits hier der Eichwert auf einem konstanten Wert gehalten. Es können jedoch ebenso gut in weiterer Ausbildung der Erfindung unter Verwendung eines Gasgemisches, z. B. Stickstoff/Luft-Gemisch, Mittel vorgesehen sein, die das Gasgemisch in Abhängigkeit vom Meßwert des ⁷U messenden Partialdruckes im physiologischen Medium dem Spülmedium derart zuleiten, daß der Eichwert in Richtung auf den jeweils gemessenen physiologischen Partialdruckwert verschoben wird. Allzu große Differenzen zwischen Partialdruck-Istwert und Eichwert werden hierdurch vermieden. Bei nicht bekanntem Eichwert kann ferner auch wenigstens eine am Spülkanal angeschaltete Hilfsmeßelektrode bekannter Empfindlichkeit zum Erfassen des jweiligen Eichweries vorhanden sein.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen an Hand der Zeichnung in Verbindung mit den Unteransprüchen.

In der Fig. 1 ist mit 1 ein in den Körper eines Patienten, z. B. in dessen Blutbahn, einführbarer Elektrodenkatheter mit einem durchgehenden Edelmetalldrahi 2(z. B.Gold) nebst proximalem Membranüberzug als Kathode für die polarographische /Xb-Messung bezeichnet. Die zugehörige Gegenelektrode 3 (Ag/ AgCl-Anode) ist im vorliegenden Fall z. B. an der Körperoberfläche des Patienten plazierbar.

Der Elektrodenkatheter 1 weist ferner einen Spülkanal 4 auf, der proximal an einer Öffnung 5 an dei Katheterspitze mündet und distal über eine Flüssigkeitsleitung 6 mit Dosierpumpe 7 an einem Flüssigkeitsbehälter 8 für ein Spülmedium 9 (sterile NaCl-Lösung) angeschlossen ist. Das Spülmedium 9 dient zum Spülen des proximalen membranüberzogenen Edelmetallendes der Kathode 2 an der Katheterspitze. Ablagerungen aus dem Blut oder sonstige Verunreinigungen auf der Membran, die die Funktion der /^-Elektrode beeinträchtigen, sollen hierdurch weggespült werden.

Im Gefäß 8 ist ferner ein Rohr 10 angeordnet, über das dem Spülmedium 9 sterile Luft zum Einstellen eines konstanten /7O2-Wertes (z. B. etwa 150 Torr) zugeleitet wird. Der bekannte pOrWert des Spülmediums 9 dient dann als Eichwert zum Eichen der Katheterkathode 2. Die Eichung verläuft hierbei wie folgt:

Im Takt des Zeitgebers 11 eines Meß- und Steuergerätes 12 wird über die Dosierpumpe 7 wechselweise die Spitze der Kathode 2 des Katheters 1 gespült oder Körperflüssigkeit, z. B. Blut, an die Spitze angesaugt. In der Ansaugphase wird vom Meßteil 13 des Meß- und Steuergerätes 12 der pO₂-Wert als Elektrodenstrom /mcb erfaßt. In der Spülphase wird hingegen ein Eichstrom /Eich gemessen. Bei bekanntem Eichdruckwert Peici, ergibt sich die Elektrodenempfindlichkeit zu E= /Eich/ftich und hieraus wiederum nach elektronischer Eichkorrektur am Anzeigeinstrument 14 der korrigierte Meßwert des Partialdruckes in der Ansaugphase zu /\icß (Torr)=/Mcß/£ Dieser Wert /Wß entspricht dann korrekt dem zu erfassenden Sauerstoffpartialdruck im Körper des Patienten.

Die Vorrichtung nach der F i g. 2 unterscheidet sich von der nach F i g. 1 im wesentlichen dadurch, daß auf eine Konstanteinstellung des Eichwertes im Spülmedium (z. B. durch Zuführung steiiler Luft) verzichtet wird. Mit Hilfe einer in der Flüssigkeitsleitung 6 eingeschalteten Hilfsmeßelektrode 15 wird vielmehr zuerst der jeweils vorliegende Eichwert der Spülflüssigkeit vorab bestimmt. Die Hilfsmeßelektrode ist eine Langzeitelektrode hoher Konstanz und mit bekannter Empfindlichkeit E]. Sie besteht entsprechend der Katheterelektrode 2 aus einem Edelmetalldraht 16 (z. B. Gold) als Kathode und wiederum einer Gegenelektrode 17 (z. B. Ag/AgCI-Elektrode). Die Gegenelektrode ist im vorliegenden Fall bevorzugt mit in die Spülleitung 6 eingeschaltet. Sie kann jedoch ebenso gut auch außerhalb der Leitung, z. B. an der Körperoberfläche des Patienten, plaziert werden.

Bei der Vorrichtung nach der Fig. 2 geschieht die Eichung nun wie folgt:

Der Eichwert /fach ergibt sich aus dem Meßstrom /Eich 1 und der bekannten Elektrodenempfindlichkeit Ei

der Hilfsmeßelektrode 15 zu PEich = /Eichi/fi· Die eigentliche Meßelektrode 2 weist hingegen eine Empfindlichkeit E₂ = /_{Eich 2}/Ρβλ auf. Aus den an beiden Elektroden gemessenen Größen ergibt sich dann der korrigierte Sauerstoffpartialdruck des Patienten zu

fVicß(Torr) =

/MeB ■ /Eich I £l · /Eich 2

Auch dieser Wert stellt sich automatisch am Anzeigeinstrument 14 des Meß- und Steuergerätes 13 ein.

In der Fig.3 wird das Spülmedium 9 über einen Gasabtauscher 18 mit einem Stickstoff-Luftgemisch aus einem Mischgefäß 19 beladen. Die Einstellung des Gemisches geschieht hierbei in Abhängigkeit von dem im Meßteil 13 des Meß- und Steuergerätes 12 erfaßten korrigierten Meßwert des Partialdruckes P_Mca (über Einstellsleuerleitung 20) so, daß sich nach Beschickung des Spülmediums mit dem Gasgemisch ein dem Meßwert P_Mcu in etwa entsprechender Eichwen im Spülmedium einstellt. Zu große Differenzen zwischen anfänglichem Eichwert und Meßwert werden hierdurch vermieden. Die Korrektur der Meßwerte des Partialdruckes kann entsprechend dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 2 über den jeweils mit der Hilfsmeßelektrode 15 erfaßten Eichwert erfolgen. Ebenso gut kann aber auch mittels eines am Mischgefäß 19 angeschalteten Druckermittlers aus dem sich nach erfolgter Druckangleichregelung im Mischgefäß einstellenden Gasmischverhältnis der Eichwert des Partialdruckes ermittelt und dieser Eichwert entsprechend zur Korrektur herangezogen werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Paten tansprOche: 24

1. Vorrichtung zum Erfassen des Partikaidruckes von Gasen, die in physiologischen Medien gelöst sind, insbesondere des Sauerstoffpartialdruckes (pO₂) im menschlichen oder tierischen Körper, unter Verwendung eines Elektrodenkatheters mit Spülkanal nebst Spülmedium für die Elektrodenfläche des Elektrodenkatheters, dadurch gekennzeichnet, daß das Spülmedium (9) zum Zwecke einer Elektrodeneichung einen feststellbaren Eichwert (ifcch) des Partialdruckes aufweist, und zur Eichung während eines Spülvorganges dem Elektrodenkatheter eine elektrische Korrektureinrichtung (13) zugeordnet ist, die in Abhängigkeit vom Eichwert des Partialdruckes den jeweils nachfolgend gemessenen Partialdruckwert des im physiologischen Medium gelösten Gases entsprechend korrigiert.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Eichwert (Pßch) durch Einleitung von Gasen bestimmten Partialdruckes in das Spülmedium (9) auf den vorgebbaren Wert eingestellt wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Eichwert (/W₁) durch Einleiten eines Gases konstanten Partialdruckes auf einem konstanten Wert gehalten wird.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß unter Verwendung eines Gasgemisches Mittel (13, 18, 19) vorgesehen sind, die das Gasgemisch in Abhängigkeit vom Meßwert des zu messenden Partialdruckes (ftae) dem Spülmedium (9) derart zuleiten, daß der Eichwert des Partikaldruckes in Richtung auf den Meßwert verschoben wird.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei unbekanntem Eichwert wenigstens eine am Spülkanal (4, 6) angeschaltete Hilfsmeßelektrode (15) bekannter Empfindlichkeit (£1) zum Erfassen des jeweiligen Eichwertes (f^ich) vorhanden ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Korrektureinrichtung (13) Korrekturglieder umfaßt, die bei vorgegebenem Eichwert (Peku) die Anzeige (14) für den Meßwert des Partialdruckes im physiologischen Medium (/\i_eu) nach der Beziehung